Agregado: 12 de JULIO de 2010 (Por
Germán Arango) | Palabras: 3267 |
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Material educativo de Alipso relacionado con Eficiencia energetica iluminacion Iluminación interior.: CONSIDERACIONES GENERALES, SELECCIÓN DE LÁMPARAS, SELECCIÓN DE LUMINARIAS, TIPOS DE ALUMBRADO. RELACIÓN ENTRE ALUMBRADO GENERAL Y SUPLEMENTARIO, ILUMINACIÓN INTERIOR GENERAL. PROCESOS DE CÁLCULO, COMPROBACIÓN DE LA AUSENCIA DE DESLUMBRAMIENTO, ALUMBRADOSCrisis Energética Mundial: Informe destacado en el certamen de Beca Instituto Balseiro 2006 para alumnos de enseñanza media, donde claramente se trata el estado de la Crisis energética mundial en el año 2006.Trabajo práctico de Edipo Rey, de Sófocles.: ...Eficiencia energética en iluminación: Conceptos de iluminación, diferentes tipos de lámparas, cómo ahorrar energía, necesidades de iluminación en cada área.
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Autor: Germán Arango (garangol@gmail.com)
Eficiencia Energética en Iluminación
1. SISTEMAS DE
ILUMINACIÓN
Existen dos fuentes principales de iluminación: la natural procede del sol, mientras que la
artificial utiliza la
electricidad.
La luz natural es la de mejor calidad, sin embargo, su aprovechamiento
está sujeto a factores como horas de luz solar
efectivas, época del año, estado del tiempo
y construcción de las instalaciones.
De hecho,
es recomendable que en todas las nuevas edificaciones se considere la aportación de luz natural y su integración con la luz artificial y el
acondicionamiento del aire.
La luz
artificial es una solución fundamental para las necesidades de iluminación, de modo que su uso generalizado se
extiende a los sectores residencial, industrial, comercial y de servicios,
donde se puede encontrar una gran variedad de alternativas en los sistemas de
iluminación, de acuerdo
con los requerimientos de cada uso final.
Los sistemas de iluminación artificial están compuestos,
en su mayoría, por cuatro
dispositivos (ver Figura 1):
1. La lámpara: es la fuente de luz, puede ser un
bombillo incandescente, un fluorescente
lineal, una lámpara
fluorescente compacta -LFC-, o una lámpara LED entre otros.
2. El balastro: es el dispositivo electromagnético o electrónico que
suministra las necesidades de corriente y tensión de la lámpara fluorescente.
La lámpara LED no lo requiere.
3. La luminaria: es el equipo que cumple
funciones estructurales, estéticas y de control óptico de
la luz. Sirve
para aumentar la eficiencia lumínica y dirigir el haz
de luz. En las lámparas LED el mismo diodo dirige el haz, por lo que
sólo se usa con funciones estéticas y de protección.
4. El control: es el dispositivo que controla
el encendido y apagado de las lámparas en forma manual o automática. (interruptor)
Este conjunto de dispositivos trabajan armoniosamente para
producir los efectos luminosos deseados. De hecho, el sistema debe proporcionar
el nivel de iluminación necesario, evitar deslumbramientos indeseables, reproducir
fielmente los colores de los objetos, resaltando sus formas y texturas, creando un ambiente adecuado para el usuario y su
actividad.
2. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LOS SISTEMAS DE ILUMINACIÓN
Existen parámetros importantes que se deben conocer
con respecto a las lámparas:
S Flujo luminoso: Cualquier lámpara genera
energía radiante en forma de luz, la cual es llamada
flujo luminoso y se mide en lúmenes. (Lm). El
lumen es una unidad de potencia lumínica; un vatio (W)
tiene 683 lúmenes. |
S Eficacia: Las lámparas tienen capacidad para convertir la electricidad en luz visible. La
calidad de la luz emitida es dividida entre
la potencia (W) utilizada para determinar su eficacia Esta calidad se
expresa en lúmenes entre
vatios (Lm/W), lo que mide la eficiencia energética de la lámpara.
S Intensidad luminosa: Si ponemos un reflector de aluminio alrededor de una lámpara, la luz se concentrará en una dirección particular. Los lúmenes totales emitidos no pueden cambiar en gran medida, sin
embargo, la intensidad luminosa, que es la concentración de luz en una dirección particular, puede variar
considerablemente. La intensidad luminosa
es medida en candelas (cd).
S Iluminancia: Cuando la luz incide en una superficie
crea iluminancia en esa superficie. Esta, entonces, es una medida del flujo luminoso que incide sobre cierta superficie por unidad de área; es medida en lux (lx).
S Índice de rendimiento de color (IRC):
Los colores de los objetos lucen diferentes bajo distintos tipos de
luz. El IRC en escala de
0 a
100 es una medida de la capacidad de la lámpara para hacer que los colores luzcan naturales. Generalmente, cuanto mayor sea el
IRC, mejor lucirán los colores de los objetos. Una lámpara incandescente y la luz natural en el día tienen
un IRC de 100.
S Temperatura de color (TC): En una fuente de luz se define la temperatura de color al comparar su color dentro
del espectro luminoso con el de la luz que emitiría un cuerpo negro calentado a una temperatura determinada. Dicha temperatura
generalmente se expresa en kelvin (K), sin tener ninguna relación con la temperatura real de la lámpara
Veamos un ejemplo:
Se dice
que un objeto es rojo porque refleja las radiaciones luminosas rojas y absorbe
todos los demás colores del espectro. Esto es válido si la fuente luminosa produce la suficiente
cantidad de radiaciones en la
zona roja del espectro visible. Por lo tanto, para que una fuente de luz sea
considerada como de buen “rendimiento de color”, debe emitir todos los colores del
espectro visible. Si falta uno de ellos, éste no podrá ser reflejado.
Por tanto, vemos que
para poder ver uno o varios colores, no solo es necesario conocer y definir la
Tc de nuestro proyecto, sino, que también debemos tener en
cuenta el Índice de Reproducción Cromática (IRC), de la lámpara dada. Además, debemos tener en cuenta que ambos parámetros no se encuentran interrelacionados,
y son independientes el uno del otro. Como ejemplo de esto, comparemos la luz
del sol con la de una bombilla incandescente. Ambas presentan una reproducción cromática excelente al encontrarse en su
espectro todos y cada uno de los colores, pero
la apariencia del color es totalmente diferente, ya que, mientras que en el
caso de la luz solar su Tc es fría, en
la incandescente Tc
será cálida, por lo que percibiremos diferentes
sensaciones sobre los volúmenes, espacios y colores iluminados.
|
Si
hablamos de lámparas de
descarga, veremos con su espectro de luz
visible no es continuo, es decir, no contiene todos los colores, y en función de esta variable, el IRC puede ser muy desfavorable (caso de las fluorescentes), paliadas, en gran medida, con la
llegada de gamas con hasta un 90% de IRC.
En la práctica se distinguen las siguientes categorías:
IRC 90 y 100 – excelente reproducción del color.
IRC 80 y 90 – buena reproducción del color
IRC 60 y 80 – presentara distorsión en algunos colores, no apto para lugares con
permanencia de
personas.
3. PRINCIPALES TIPOS DE LÁMPARAS
Incandescentes
convencionales. Es el
tipo de lámpara más común, pero energéticamente más ineficiente, ya que ha evolucionado muy
poco a través de los años. (Las lámparas incandescentes
convencionales tienen cualidades que las han hecho muy populares en los últimos 100
años, pero las
desventajas que presentan son más que las ventajas.
Por ejemplo, su costo inicial es muy bajo, tienen buena calidad de luz, son fáciles de conseguir y su instalación es muy simple; sin embargo, su costo de operación es muy alto, debido a su corta vida y a
su bajísima
eficiencia.
Estos dispositivos producen calor excesivo en casi todas las
aplicaciones,
requiriendo mayor trabajo de la unidad
acondicionadora de
aire para climatizar el espacio aumentan
notablemente la
potencia total y el consumo eléctrico en
las instalaciones; además, son muy
vulnerables a golpes y variaciones de tensión eléctrica.
Las puede reemplazar por: Bombillas LED
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Iluminación
inteligente A
Halógenas. Son lámparas incandescentes mejoradas
que tienen una
vida más larga que las
incandescentes
convencionales. En
casi todos los casos se usan para
iluminación directa de puntos y objetos específicos.
Dentro de esta
familia de lámparas se
encuentran las
última tecnología llamada IRC (recubrimiento
infrarrojo), que
incrementan la eficiencia hasta en 65%,
con respecto a las
incandescentes convencionales y
hasta en 30%, con
respecto a las halógenas estándar.
Una consideración importante es utilizar lámparas
halógenas IRC con filtro de radiación ultravioleta (UV
STOP), ya que, por
su diseño, tienden a
producir
radiaciones que
pueden causar daño a los
materiales
la salud de las personas, sobre todo en los casos de exposición prolongada.
de
y a
Las puede reemplazar por: Bombillas LED
Fluorescentes
lineales. Son lámparas de descarga en gas que consisten en
un tubo de vidrio cerrado con gases nobles, fósforo y una pequeña cantidad de mercurio. Se fabrican en
potencias que van desde los 4 hasta los 215 vatios y en bulbos de formas
diversas (rectos, circulares, en “U”), con diámetros expresados en octavos de pulgada:
12/8” (T12), 8/8” (T8), 5/8”
(T5). Cuanto menor sea el diámetro, mayor es la eficiencia del
fluorescente lineal.
A
diferencia de las lámparas incandescentes, todas las fluorescentes requieren de un
balastro para su funcionamiento. Los balastros electrónicos son más caros que los electromagnéticos, pero son muy recomendables por
tener un desempeño energético superior.
Las puede reemplazar por: Tubos LED
Lámparas fluorescentes compactas (LFC). Usan una tecnología similar a la de las fluorescentes
lineales y fueron diseñadas originalmente para sustituir a las lámparas incandescentes. Están disponibles desde 3 hasta 120 vatios,
con múltiples formas,
como las de tubo recto o curvo, bala, ventilador, globo, reflector, espiral,
etc. (Figura 8) Figura 7. Lámparas fluorescentes lineales.
Éstas tienen la gran ventaja de sustituir directamente a
las lámparas incandescentes sin necesidad de
ninguna instalación especial y con ahorros de energía
de entre 60% y
80%. Además, tienen una
vida útil entre 5 y
20 veces mayor que las
incandescentes y
no producen calor excesivo que sobrecargue los equipos acondicionadores
aire.
Las puede reemplazar por: Bombillas LED de J.4
Diodos
emisores de luz (LED, por
sus siglas en inglés). Los LED son dispositivos semiconductores de estado sólido, muy robustos, fiables, resistentes a las
vibraciones y de muy larga duración. El interior de un LED es un pequeño semiconductor encapsulado en una resina
especial. Se fabrican en colores llamativos que van desde el rojo hasta el
naranja, amarillo, verde, azul y más recientemente blanco.
Los LED
blancos se pueden seleccionar en diferentes tonos de luz blanca, que va desde
la cálida hasta la
muy fría. Dada su
larga vida, son muy recomendables para aplicaciones de operación continua, como letreros de salida, de
emergencia, etc. Una de sus aplicaciones más conocidas son los teléfonos celulares y los faros traseros de
los autos modernos. Los LED también se pueden atenuar con un control
relativamente sencillo (dimmer).
4. ¿POR QUÉ UTILIZAR LÁMPARAS EFICIENTES?
La clave
de la eficiencia energética en el alumbrado es
identificar la cantidad y calidad de iluminación que se necesita en cada uno de los
ambientes, tanto interiores como exteriores. Una de las estrategias, para un
uso eficiente de los sistemas de iluminación, es apegarse a los niveles de iluminación recomendables de acuerdo con la
actividad desarrollada (ver Tabla 3). Las
zonas excesivamente iluminadas ofrecen mayores oportunidades de ahorro, mientras
que las áreas con niveles bajos deben rediseñarse, buscando un balance entre los niveles de iluminación y el
consumo energético.
Una acción que siempre da buenos resultados es
eliminar las lámparas de
eficiencia baja, por ejemplo, los
incandescentes convencionales y fluorescentes T12. También debe evitarse el uso de balastros electromagnéticos y luminarias que cumplieron su vida útil y/o están en mal estado.
Aunque las
lámparas más eficientes como las de LED, tienen un
costo inicial mayor que las demás, los ahorros de energía son sustanciales y los períodos para recuperar la inversión suelen
ser de
1 a
3 años, dependiendo de las horas de uso y la
tarifa eléctrica. Otra ventaja de las lámparas eficientes es su mayor vida útil, entre 5 y 15 veces más que las CFL y fluorescentes y más de 50 veces que las incandescentes
convencionales.
Identificación de necesidades de iluminación para algunas áreas.
Áreas |
Descripción/actividades |
Tipos recomendados de lámpara |
Escaleras,
corredores |
El
alumbrado en estas áreas podría permanecer encendido las 24 horas, por lo que uno eficiente puede ahorrar
mucha energía. |
Las lámparas de LED son una excelente opción, aunque los tubos T8 y T5 de LED son también adecuados para estas zonas. Sustituir
incandescentes por LED puede ahorrar hasta 80% de energía, con una recuperación de la inversión muy rápida, de menos 6 meses, debido a que operan 24 horas al día. |
Habitaciones |
Las
habitaciones requieren un sistema de iluminación que garantice la comodidad para varias
tareas visuales, entre ellas, leer,
relajarse y ver televisión. |
Las
bombillas LED en acabado cálido designadas como 2.700K
-3500K ofrecen una cantidad y
calidad de luz muy semejante a la de los bombillos incandescentes, pero utilizan hasta 85% menos de energía. |
Baños |
El
alumbrado en los baños debe brindar las condiciones apropiadas de decoración sin sombras y permitir que se |
Se
utilizan bombillas LED tipo dicroica de escasamente 3-5 Watts. El ahorro de energía puede variar
entre 70% y 90%. |
| |
vean los
tonos de la piel y ropa lo más cercano posible a la realidad. |
|
Cocina |
La zona de cocina debe estar bien iluminada para garantizar una preparación adecuada de los alimentos, minimizar el riesgo de accidentes y
fomentar el orden y la limpieza. |
Las lámparas fluorescentes T8 y T5 de LED son
muy adecuadas para cocinas, que no tienen riesgos de rotura pues son bastante
resistentes a impactos. En estas áreas deben preferirse lámparas con tonalidades de luz blanca
azulada, designadas como 5.000K o más. |
Lavandería |
La zona de lavandería debe estar bien
iluminada para minimizar el
riesgo de accidentes y dar un buen mantenimiento a los equipos y aparatos
electromecánicos. |
En estas áreas deben
preferirse lámparas LED T8
o T5, con tonalidades de luz blanca azulada, designadas como 5.000K o más.
En lavandería pueden usarse luminarias abiertas tipo industrial. |
Espacios
exteriores |
El
alumbrado de exteriores debe crear una buena impresión para atraer a la
gente y también dar una sensación de comodidad y seguridad. |
Las lámparas de haluros metálicos (vapor de aditivos metálicos) y otras de alta intensidad de
descarga (HID), como vapor de sodio alta presión, se pueden reemplazar con LED, ofrecen
ahorros de energía de 75% a 90% |
Recepción |
La
recepción representa
la atmósfera de un
establecimiento. La iluminación en ella ayuda a destacar detalles decorativos y otras características de diseño de interiores. |
Es muy
importante seleccionar la potencia adecuada y un haz de luz que ofrezca el
efecto deseado de acuerdo con el objeto por iluminar, considerando la
distancia entre éste y la lámpara. |
Salones de conferencias |
Los salones de conferencias requieren
diferentes niveles de iluminación para distintas ocasiones, desde las presentaciones de
ventas hasta las recepciones de bodas y cumpleaños. |
Las lámparas LED atenuables (de intensidad variable) producen una luz blanca brillante que
puede hacer resaltar los cristales, las porcelanas y los candelabros. Pueden
combinarse con tubos LED T8 o T5 de aspecto cálido (3.500K) para dar niveles de
iluminación altos, con
muy bajo consumo de energía |
Restaurantes
y bares |
Las necesidades de iluminación en estas zonas varían según la ocasión (una atmósfera muy iluminada para
reuniones o una a media luz para relajación). |
Se
recomiendan las lámparas LED tipo dicroicas y balas atenuables en combinación con tubos T8 y T5 de color cálido a frío moderado, con el objeto de crear
escenas según las
necesidades,, controlando el nivel de
iluminación y el color de
la luz. El ahorro de energía también puede superar el 80%. |
Áreas de apoyo |
Las áreas de apoyo -tales como salas para
descanso del personal, áreas de almacenaje y espacio de oficinas- raras veces requieren
iluminación 24 horas al
día, pero por
la naturaleza de sus usuarios,
frecuentemente hay desperdicio de energía eléctrica. |
Los
tubos t.5 t8 acabado blanco frío (designadas como 4.100K) son muy adecuadas.
El uso de sensores de presencia puede ofrecer importantes ahorros de energía (hasta 50%,
adicionales en algunos
casos). |
Orientación |
Los rótulos de salida y otras señales de orientación que operan todo el día en un hotel son consumidores importantes de energía. |
Los LED
(diodo emisor de luz) son muy eficientes en estas aplicaciones, pues se
pueden lograr ahorros de energía de hasta 90%, pudiendo durar hasta 10
años en operación continua, sin necesidad de reemplazo. |
Bodegas |
Las
bodegas incorporan nuevas tecnologías y la iluminación no es
la excepción. Una iluminación con las tecnologías adecuadas puede reducir sus costos de
operación. |
Hay lámparas de LED adecuadas para estos usos
que ofrecen una excelente eficiencia lumínica y reducen considerablemente los
gastos de mantenimiento pues por su larga vida no hay que cambiarlas con
frecuencia en sitios de altura como bodegas y fábricas. |
Oficinas |
Los lugares de
trabajo son entornos en que se desarrolla
una gran variedad de tareas visuales y donde los empleados pasan la
mayor parte del día con luz artificial.
El uso de las
pantallas de las computadoras requiere un reflejo mínimo y contrastes de luz para garantizar
la calidad y seguridad visual de los trabajadores |
En estas áreas deben
preferirse tubos LED T8 o T5, con tonalidades de luz blanca azulada,
designadas como 5.000K o más, o plafones de LED que ofr3ecen
una distribución de luz uniforme y de gran eficiencia. |
Áreas de Producción |
El propósito de la iluminación en una industria es proporcionar luz suficiente en cantidad y calidad para tener seguridad,
visibilidad y productividad en un ambiente placentero. |
Se
pueden utilizar tubos LED T8 o T5 y, dependiendo del proceso y ambiente,
también otras de
alta intensidad como las luces viales o con diodos de alta potencia. En caso
de que sea necesario, la iluminación localizada en el área de trabajo puede resultar una opción viable y más económica. |
5. BUENAS PRÁCTICAS PARA AHORRAR ENERGÍA.
Usar más la luz natural. Abrir las cortinas y
persianas para aprovechar al máximo la luz natural durante las operaciones diarias que así lo permitan.
Elaborar
un plan de mantenimiento y limpieza para las lámparas y luminarias. La calidad del alumbrado disminuye si las lámparas y los accesorios no están limpios. Las capas de polvo sobre lámparas y reflectores disminuyen la salida de la luz, por
lo que deben limpiarse por lo menos una vez al año. Las luminarias fluorescentes pierden su luminosidad a medida
que disminuye su vida útil. Se deben reemplazar de conformidad con las especificaciones técnicas que proporciona el fabricante, para
no desperdiciar energía. Las fluorescentes modernas, como las T8 y T5, mantienen una
mejor luminosidad durante su vida útil.
Utilizar
colores claros en paredes, cielorraso y pisos. Los colores claros reflejan más luz en los espacios interiores. Con una selección apropiada de ellos para paredes, cielorrasos y pisos, se pueden disminuir
considerablemente las necesidades de iluminación.
Instalar
un sistema inteligente de control de alumbrado. Para lograr un máximo aprovechamiento de la luz artificial,
se pueden utilizar controles inteligentes que optimicen su uso, entre los
cuales se encuentran los sensores de presencia o de luz natural, los
atenuadores (dimmers), los temporizadores o la combinación de los anteriores.
Apagar las luces que no se estén utilizando. Cuando
se tienen áreas con horarios fijos bien establecidos se debe reducir al máximo las horas de uso de la iluminación artificial.
Usar luces de tarea. Para ciertos trabajos se puede reducir la luz de
fondo y trabajar con una que enfoque en el punto específico de trabajo, por ejemplo, en los escritorios de
oficinas o en mesas de
lectura.
Reemplazar
las luces incandescentes y las fluorescentes compactas por lámparas más eficiente como Las de LED. La luz
fluorescente resulta la más económica a mediano y largo plazo, pero a largo plazo estará perdiendo dinero;
casi todas las luces pueden ser sustituidas sin ningún cambio notable en las instalaciones existentes. Las lámparas fluorescentes compactas estándar no son atenuables, por lo que no
pueden utilizarse con dimmers, aunque actualmente ya es factible adquirir
modelos diseñados específicamente para ser usados con éstos.
Buscar
fuentes alternativas de energía. Existen otras formas de proveer la iluminación requerida, un caso son lámparas que utilizan una celda fotovoltaica
y una batería, evitando el
alambrado y consumo de la alimentación principal, por ejemplo, para luces en
senderos.
Considerar
las normas técnicas de
iluminación eficiente. En
la compra de equipos nuevos, hay que tomar en cuenta las normas técnicas y el etiquetado de eficiencia energética para los sistemas de iluminación desarrollados en cada país, los que especifican índices mínimos de desempeño, orientando la adquisición de equipos más eficientes. Para referencia de las
normas técnicas, se
puede consultar al organismo nacional de normalización de cada país.
Monografías
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